CN106017862A - 一种集成机载光学吊舱测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成机载光学吊舱测试系统，包括吊舱本体、测试工作台以及地面控制中心；吊舱本体与载机固连，用于安装光学成像传感器并可旋转调整传感器的姿态；测试工作台一端与光学成像传感器电连接，另一端与地面控制中心无线连接，用于接收地面控制中心下达的指令，并以此控制光学成像传感器执行测试，接收光学成像传感器反馈的与功能测试相关的数据；地面控制中心用于向测试工作台下达测试指令，接收所述测试工作台反馈的与光学成像传感器功能测试相关的数据。本发明具有同时搭载多个光学成像传感器、实时显示并存储测试数据、遥测方式传输与处理测试数据等特点，在减少挂飞试验人员参与量和试验费用的基础上，大幅提高挂飞试验效率。

Description

一种集成机载光学吊舱测试系统

技术领域

本发明涉及机载光学成像技术领域，具体为一种集成机载光学吊舱测试系统，适用于机载光学成像传感器的对地观测性能测试。

背景技术

光学成像导引头在研制定型过程中，为充分检验导引头工作有效性，需要大量外场挂飞试验进行验证测试。由于试验时需更换不同导引头产品并对其进行不同角度调整，而更换产品或调整角度时，都需载机返航再进行产品的更换调整工作，导致试验繁琐且重复工作量大，尤其对于装载光学成像导引头产品的飞行载体，空中-地面往返试验费用较为昂贵。

而且，目前挂飞试验工装较为简单，且必须有专人参与整个过程，各设备和产品都是单独控制，需要人近距离操作，人工参与量大，不能满足实验工作流程全自动化要求。为满足光学成像导引头研制过程中对外场挂飞试验高重复性要求、减少人员参与量并提高试验效率，工程上急需使用多功能一体化集成机载光学吊舱来进行挂飞试验。

发明内容

本发明提供了种集成机载光学吊舱测试系统，用以集成并搭载光学成像传感器设备，在减少试验人员参与量和试验费用的基础上，满足对地观测、通信及数据采集存储等多项试验功能要求，大幅提高试验效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种集成机载光学吊舱测试系统，包括吊舱本体、测试工作台以及地面控制中心；所述吊舱本体与载机固连，用于安装光学成像传感器并可旋转调整传感器的姿态；所述测试工作台一端与所述光学成像传感器电连接，另一端与地面控制中心无线连接，用于接收所述地面控制中心下达的指令，并以此控制光学成像传感器执行测试，接收所述光学成像传感器反馈的与功能测试相关的数据；所述地面控制中心与所述测试工作台无线连接，用于向所述测试工作台下达测试指令，接收所述测试工作台反馈的与光学成像传感器功能测试相关的数据。

进一步地，所述吊舱本体包括旋转工作转台、姿态传感器、光学摄像头以及非均匀校正挡板；所述旋转工作转台用于安装光学成像传感器并可旋转改变传感器角度，光学成像传感器将拍摄的实时影像数据传送给所述测试工作台；所述姿态传感器与光学成像传感器固连，用于实时获取光学成像传感器的姿态数据并传送给所述测试工作台；所述光学摄像头轴向与光学成像传感器平行，用于同步拍摄相同观测区域并将拍摄的影像数据传送给所述测试工作台；所述非均匀校正挡板固定于所述挂载工装下端，用于完成红外光学成像传感器开机前的非均匀校正。

进一步地，所述非均匀校正挡板为均匀开有多个孔的板状结构。

进一步地，所述测试工作台包括测试控制模块、数据存储模块、无线遥测模块、GPS定位模块以及电源转换模块；电源转换模块用于为测试工作台、吊舱本体和光学成像传感器供电；测试控制模块用于根据所述地面控制中心下达的指令控制吊舱本体以及光学成像传感器执行测试，接收所述吊舱本体以及光学成像传感器反馈的测试数据；所述GPS定位模块用于采集光学成像传感器的位置信息；所述数据存储模块用于存储吊舱本体反馈的测试数据和光学成像传感器的位置信息；所述无线遥测模块用于将所述地面控制中心的指令转发给所述测试控制模块，将所述吊舱本体和光学成像传感器反馈的测试数据和光学成像传感器的位置信息转发给所述地面控制中心。

本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：

1、本发明由于通过GPS设备获取光学成像传感器的位置信息，通过姿态获取设备获取光学成像传感器的姿态信息，上述信息连同光学成像传感器的实时影像数据通过遥测方式传送至地面控制中心，由地面控制中心接收到的信息实现对光学成像传感器功能可靠性和稳定性分析，实现了光学成像传感器不同位置姿态状态下的测试。

2、本发明由于采用将吊舱本体安装在载机上，在载机运行过程中就能实现对光学成像传感器进行不同位置姿态条件下光学产品的图像采集及相关数据采集，避免了现有技术中对光学成像传感器在不同位置姿态进行测试时，需要一个角度或一个位置姿态就要进行空中-地面往返一次设定，大大节省了成本，并能够有效保证了测试的可靠性。

3、本发明由于采用地面控制中心和载机测试工作台双测试系统实现对光学成像传感器的控制并完成相关测试数据交互，在有效确保系统稳定性的同时，也能够在载机上无人操作的情况下顺利完成测试，节约了试验成本。

4、本发明能够很好兼容光学成像传感器工作波段(可见光、红外)，同时能够实现红外光学成像传感器的非均匀校正功能。本发明可以广泛应用于光学成像传感器性能测试及外场挂飞试验。

附图说明

图1为本发明集成机载光学吊舱测试系统总体结构示意图；

图2为本发明吊舱本体结构俯视图；

图3为本发明吊舱本体结构后视图；

图4为本发明挡板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明提供了多功能一体化集成机载光学吊舱，它包括吊舱本体1、测试工作台以及地面控制中心。

吊舱本体1搭载有旋转工作转台能够实现360°范围周转运动及±30°的轴向运动，满足试验时不同姿态可调的需求，通过刻读码标识其角度并搭配转台锁紧结构以固定转台相对位置；吊舱本体配备有与光学成像传感器相匹配的专业固定部件，通过该部件可以实现转台与光学成像传感器的固连，进而实现对光学成像传感器的角度调节。该吊舱同时搭载多个光学成像传感器2。在光学成像传感器一侧安装有光学摄像头(未示出)，光学摄像头与测试工作台电气连接，其视场较光学成像传感器稍大，且轴向与光学成像传感器平行，以确保二者能在同一时刻拍摄到相同观测区域，试验过程中，试验人员可通过观察较大视场的光学摄像头获取的影像数据，来完成某些特定时间特定场景下的功能测试，如控制光学成像传感器提前开关机等。在转台下方固定有非均匀校正挡板3来实现红外光学成像传感器正式实验前的非均匀校正功能。图2、3给出一个示例，示例中给出了四个光学成像传感器，非均匀校正挡板采用均匀开孔的板状结构，校正前，挡板遮挡住光学成像传感器，校正后挡板旋转，挡板与传感器错位。考虑到飞行过程中空气紊流条件下的叶片颤振问题，挡板设计采用多孔结构(如图4所示)，以提高系统固有频率，达到减少旋转叶轮颤振的目的。另外，姿态传感器与光学成像传感器固连，通过系统校准，可在试验过程中实时提供光学成像传感器的姿态信息。

为满足载机机舱空间及载重要求，测试工作台采用一体化结构设计。譬如，将测试控制系统、数据存储设备、无线遥测设备及电源转换设备集成为尺寸不大于600mm×800mm×1000mm、重量不大于100Kg的测试工作台。其中测试控制系统通过同步422接口以及特定通信协议与光学成像传感器完成控制指令通信、数据采集、显示及存储功能；GPS定位设备以及姿态传感器获取的光学成像传感器位置姿态数据会实时发送给测试控制系统，辅助完成光学成像传感器的相关试验情况及参数分析；数据存储设备即集成存储阵列，用于大规模存储多次飞行试验影像及测试数据。测试工作台还提供了电源转换设备，能够将直流电源转换成220V交流电源为其他设备供电。

作为优化，测试工作台内配备有两个控制器，正常情况下子控制器只处于待机状态，由主控制器完成接收光学成像传感器的图像、测试信息以及辅助位置姿态信息，并通过无线遥测设备与地面控制中心完成数据交换等功能；而当主控制器出现故障时，地面控制中心将接收不到任何测试数据，此时将由地面控制中心通过无线通信控制器发送控制信号给测试工作台，此时子控制器开始接管主控制器工作，完成必要控制及数据接收存储功能，同时可通过无线遥测设备与地面控制中心完成数据交换，由地面控制中心实现对光学成像传感器的试验性能分析。采用此双控制器方案可以在正常完成光学成像传感器各项功能测试的同时，还能有效保证系统工作稳定性。

地面控制中心包括地面测试控制系统、无线遥测系统和发电设备组成，所述的地面测试控制系统与所述的测试控制系统功能保持一致，通过所述的无线遥测系统同样能够完成数据采集、显示、存储及对光学成像传感器的功能测试。所述的发电设备为所述的地面测试控制系统和所述的无线遥测设备提供稳定电源。

实际试验过程中，采用如下方式完成天地通信及数据交互：首先由机舱内的测试工作台中的无线遥测设备采用无线数据调制技术将测试工作台获取的试验数据转换成无线电信号后通过远距离传输到地面测控中心，经地面控制中心的无线遥测设备解调处理后还原出原来的数据，与此同时地面测试控制系统将地面遥控指令通过特定通信协议转变成无线电信号再通过远距离传输到测试工作台，通过远程遥控的方式也能控制测试工作台完成对光学成像传感器的控制及所有数据交互功能。另一方面，地面控制中心具备单独供电设备，可为无线遥测设备和地面测试控制系统提供稳定电源；由于移动测试工作需要，地面控制中心同时配备有发电设备，可满足800w～1500w的常规功耗需求。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明。因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些结构或连接方式的等同变化或改进的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种集成机载光学吊舱测试系统，其特征在于，包括吊舱本体、测试工作台以及地面控制中心；所述吊舱本体与载机固连，用于安装光学成像传感器并可旋转调整传感器的姿态；所述测试工作台一端与所述光学成像传感器电连接，另一端与地面控制中心无线连接，用于接收所述地面控制中心下达的指令，并以此控制光学成像传感器执行测试，接收所述光学成像传感器反馈的与功能测试相关的数据；所述地面控制中心与所述测试工作台无线连接，用于向所述测试工作台下达测试指令，接收所述测试工作台反馈的与光学成像传感器功能测试相关的数据。

2.根据权利要求1所述的多功能一体化集成机载光学吊舱测试系统，其特征在于，所述吊舱本体包括旋转工作转台、姿态传感器、光学摄像头以及非均匀校正挡板；所述旋转工作转台用于安装光学成像传感器并可旋转改变传感器角度，光学成像传感器将拍摄的实时影像数据传送给所述测试工作台；所述姿态传感器与光学成像传感器固连，用于实时获取光学成像传感器的姿态数据并传送给所述测试工作台；所述光学摄像头轴向与光学成像传感器平行，用于同步拍摄相同观测区域并将拍摄的影像数据传送给所述测试工作台；所述非均匀校正挡板固定于所述挂载工装下端，用于完成红外光学成像传感器开机前的非均匀校正。

3.根据权利要求1所述的多功能一体化集成机载光学吊舱测试系统，其特征在于，所述非均匀校正挡板为均匀开有多个孔的板状结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的多功能一体化集成机载光学吊舱测试系统，其特征在于，所述测试工作台包括测试控制模块、数据存储模块、无线遥测模块、GPS定位模块以及电源转换模块；电源转换模块用于为测试工作台、吊舱本体和光学成像传感器供电；测试控制模块用于根据所述地面控制中心下达的指令控制吊舱本体以及光学成像传感器执行测试，接收所述吊舱本体以及光学成像传感器反馈的测试数据；所述GPS定位模块用于采集光学成像传感器的位置信息；所述数据存储模块用于存储吊舱本体反馈的测试数据和光学成像传感器的位置信息；所述无线遥测模块用于将所述地面控制中心的指令转发给所述测试控制模块，将所述吊舱本体和光学成像传感器反馈的测试数据和光学成像传感器的位置信息转发给所述地面控制中心。